A scala molecolare, ci sono somiglianze sorprendenti tra il guscio esterno di una pallina da golf e la pittura ad olio bianca usata da Van Gogh e dai suoi contemporanei. In entrambi i casi, le interazioni tra ioni zinco e catene polimeriche sono alla base di importanti proprietà dei materiali. In una recente pubblicazione sulla rivista scientifica Progressi scientifici , I ricercatori del Rijksmuseum e dell'Università di Amsterdam descrivono il ruolo degli ioni zinco nella rete molecolare della pittura ad olio. I loro studi potrebbero spiegare perché i dipinti realizzati con pigmento bianco di zinco sono così sensibili alle condizioni di elevata umidità.

Vincent van Gogh e altri pittori del suo tempo usavano spesso il bianco di zinco (ossido di zinco, ZnO), un pigmento bianco che produce una buona pittura ad olio opaca. Però, il bianco di zinco può facilmente reagire con il legante dell'olio mentre polimerizza e si trasforma in una rete di catene molecolari durante l'essiccazione della vernice. Come conseguenza, gli ioni di zinco si annidano tra le catene molecolari dell'olio. Ricerche precedenti hanno dimostrato che questo processo non è privo di pericoli:gli ioni possono accelerare la scomposizione dell'olio, e formano composti chimici problematici con i prodotti di degradazione.

Palline da golf

Per aiutare i restauratori a ridurre al minimo i danni e rallentare l'invecchiamento della pittura ad olio, Il Dr. Joen Hermans e colleghi hanno ora risolto la struttura molecolare attorno agli ioni di zinco nella pittura ad olio. La ricerca ha prodotto importanti spunti anche nel mondo della plastica. Alcune plastiche contengono ioni di zinco, quindi possono essere fuse e lavorate a temperature più basse, pur essendo forte e durevole. Perciò, questo tipo di plastica è molto adatto per il guscio esterno delle palline da golf, Per esempio. I ricercatori non avevano ancora determinato esattamente come gli ioni zinco tengono insieme le catene polimeriche in queste plastiche.

I ricercatori dell'Università di Amsterdam e del Rijksmuseum hanno ora risposto a queste domande sull'ambiente polimerico attorno agli ioni di zinco in un'analisi avanzata che combina la luce infrarossa con i calcoli della meccanica quantistica. Hanno usato la spettroscopia infrarossa bidimensionale (2-D-IR), una tecnica complessa in grado di misurare le interazioni tra i legami chimici e il loro orientamento nello spazio. Il 2-D-IR non è mai stato utilizzato prima per studiare la struttura molecolare nei polimeri solidi.

Il ruolo dell'acqua

La ricerca ha dimostrato che l'ambiente polimerico degli ioni zinco può adottare due strutture completamente diverse. Esistono esattamente le stesse due strutture per gli ioni di zinco nel guscio esterno di plastica delle palline da golf e materiali simili. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che quantità molto piccole di acqua in una pittura ad olio o in una plastica determinano quale dei due ambienti è più probabile che si verifichi. Dato che una delle strutture è più attiva nelle reazioni chimiche che provocano l'invecchiamento della vernice, questa ricerca fornisce una potenziale spiegazione molecolare per il fatto che i dipinti ad olio realizzati con il bianco di zinco tendono ad invecchiare più velocemente in condizioni di elevata umidità.

Queste nuove intuizioni sono molto importanti per la ricerca di follow-up sull'effetto dell'umidità sulla durata di vita di un dipinto. Inoltre, sono un punto di partenza per determinare quali dipinti saranno più sensibili a future alterazioni. I ricercatori del Rijksmuseum e dell'Università di Amsterdam continueranno questa ricerca nei prossimi anni.